JP2002089839A - ガス遮断装置 - Google Patents

ガス遮断装置

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JP2002089839A
JP2002089839A JP2000281674A JP2000281674A JP2002089839A JP 2002089839 A JP2002089839 A JP 2002089839A JP 2000281674 A JP2000281674 A JP 2000281674A JP 2000281674 A JP2000281674 A JP 2000281674A JP 2002089839 A JP2002089839 A JP 2002089839A
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water heater
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JP2000281674A
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Inventor
Hiromasa Takashima
裕正 高島
Izumi Katsube
泉 勝部
Daisuke Koshimizu
大介 越水
Masahiro Yahagi
正博 矢作
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Tokyo Gas Co Ltd
Yazaki Corp
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Tokyo Gas Co Ltd
Yazaki Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス供給源遮断機能を持たない既存のガス給
湯器に手を加えず大幅なコストアップを招くことなく、
ガス給湯器からの排気中におけるCOガス濃度が異常の
高くなったと判断された時に、ガス供給源を遮断させ
る。 【解決手段】 検知温度に加熱されてCOガスを検知す
る接触燃焼式の検知素子を有し、前記検知素子の検知し
たCOガスの濃度に応じた検知信号を出力するCO検知
器1と、前記検知素子の検知したCOガスの濃度が所定
値以上と判定された時に、ガス給湯器3A内のガス供給
を遮断する遮断信号を前記ガス給湯器へ出力する遮断信
号出力手段を有したCO検知装置2Aを備えると共に、
前記ガス給湯器3Aは遮断信号によりガス供給用の電磁
弁を消磁し弁閉させる消磁手段5aを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はガス遮断装置に係
り、特に、ガス燃焼器が排出する排気中の不完全燃焼に
ともなって発生される一酸化炭素(COと略記する。)
ガスの濃度を測定して異常状態を検知時に、ガス供給を
遮断するガス遮断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、ガス燃焼器の排出する不完全
燃焼排ガスを検知するために、ガス燃焼器の本体の排気
口部分に接触燃焼式の検知素子を有するCO検知器を備
え、CO検知器の検知素子を用いて排気中のCO等の可
燃ガス濃度を測定して異常状態を検知し、これにより、
バーナへ通ずるガス供給管を安全装置としての電磁弁で
遮断するようにしたものがある。
【0003】図5は、上記CO検知器を用いたガス燃焼
器の構成図である。CO検知器1は、排気と接触可能な
排気口部分に配された検知素子が図示しない温度補償用
基準素子、固定抵抗及び可動抵抗とともにブリッジ回路
を構成する。上記検知素子は排気に触れることで排気中
のCO濃度に応じて発熱し、その抵抗値が変化すること
でブリッジ回路の平衡状態が崩れる。その結果、CO検
知器1は、非平衡度に応じた大きさの電圧を検知出力と
して出力するようになっている。
【0004】CO検知器1の出力は信号線を通してCO
センサユニット2に入力されてデジタル信号出力に変換
された後に、ケーブル4を通してガス燃焼機器である例
えば、FE給湯器本体3内の制御部5に出力される。
尚、CO検知器1に内蔵されたブリッジ回路および図示
しないがA/D変換器にはケーブル4を通して制御部5
より安定化電源電圧が供給される。
【0005】制御部5はCO検知器1の出力を入力し、
検知出力が制御部5内に予め定められた設定値を超えた
ら、排気中のCOガスの濃度が人体にとって危険状態に
なったと判断する。そして、異常表示機能により警報ラ
ンプを点灯あるいは警報信号を出力して鳴動手段である
ブザーによって警報音を発生させたり、電磁弁閉止信号
をバーナへ通ずるガス供給管の安全装置としての電磁弁
に出力してガス供給源を遮断させ、室内にCOガスが充
満するのを防ぐようにしている。
【0006】なお、CO検知器1は、一般に、線径φ2
0〜50μmの白金線をコイル状に成形し、このコイル
上に触媒を担持したアルミナをビード状に成形した検知
素子と、アルミナ担持のみを成形した基準素子とを組合
せこれに保護用のキャップを取付けた構成となってい
る。CO検知器1は、白金線の抵抗値が、不完全燃焼排
ガス中に含まれるCO、H2 と触媒との反応熱によって
上昇する原理を利用してCOガスを検出する。
【0007】この種のCOガス検知装置は、上記したよ
うに予め定められた固定的な警報レベルと検知出力とを
比較するものなので、その前提として、検知出力が警報
レベルを超えたかどうかの判断の基準となるCOガスを
検知していない状態でのゼロ点基準値の設定を確実に行
う必要がある。従来は、COガス検知装置がガス燃焼器
に組み込まれた工場出荷段階等で、上記CO検知器1内
の可変抵抗を予め調整することにより、上記ブリッジ回
路が平衡状態となるように調整して、上記ゼロ点基準値
の設定を行っていた。
【0008】しかし、上述のように設定されたゼロ点基
準値は、組み込まれた燃焼器輸送時の振動衝撃で調整済
みの可変抵抗が動いてしまって変動する可能性がある。
また、排気ガス中に含まれている各種の物質が検知素子
の表面に吸着されることによって、ゼロ点基準値変動が
発生する場合もある。そこで、制御部5は、ゼロ点基準
値のずれを補正するために、ゼロ点補正機能を用いてC
O検知器1の出力をゼロ点基準値として記憶するゼロ点
基準値の補正作業を行うように構成されている。
【0009】また、CO検知器1は給湯器の運転時間の
経過とともに排ガス中の水分を吸収して劣化し、CO濃
度の検知値が低下するため、通常、運転時間4000時
間を目途に交換するようになっている。そこで、図4に
示すように、運転時間を積算して4000時間位経過し
たり、または、CO検知器1の出力電流を監視し、CO
検知器1の新品時における出力電流の50%位に低下し
たならば寿命報知機能を稼働させてCO検知器1の交換
を促すようにしている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来のガス燃焼機器
は、COセンサユニット2でデジタル信号に変換された
検知出力を制御部で信号処理して各機能を実行し、排ガ
ス中のCO濃度が、例えば2000ppmを超えた場合
に電磁弁閉止信号を電磁弁に出力してガス供給源を遮断
させていた。
【0011】最近では、燃焼終了後のポストパージが行
われない自然排気(CF)式給湯器あるいは業務用の簡
易型のガス燃焼機器においても、排出される排気中の不
完全燃焼に伴って発生するCOガスの濃度を測定して異
常状態を検知するCOガス検知装置を組み込むことが考
えられている。
【0012】しかし、この種のガス給湯器は、給湯温度
を制御する程度の燃焼制御部を備えるだけである。この
ため、燃焼制御部に、CO検知出力を入力し、検知出力
が予め定められた設定値を超えたら、排気中のCOガス
の濃度が人体に対して危険状態になったと判断し、警報
信号を出力して鳴動手段であるブザーによって警報音を
発生させたり、ガス供給源を遮断させる機能を持たせる
ことは難しい。
【0013】勿論、既存のガス給湯器の燃焼制御部を新
たに作成し直したりして、上述したガス供給源遮断機能
を持たせることも考えられるが、それにはガス給湯器自
体の設計のし直しが伴い、大幅なコストアップを招くと
いう問題点がある。
【0014】また、COセンサユニットよりガス検知出
力をデジタル信号にてケーブルを通してガス燃焼機器に
出力すると、高電圧によるガス着火時に電磁ノイズがケ
ーブルを介してデジタル信号に混入してビット構成が変
わり、正確にCOガス検知出力をガス燃焼機器に伝えら
れず、制御部が誤作動する可能性も否定できない。
【0015】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、ガス供給源遮断機能を持たない既存の
ガス給湯器に手を加えず、且つ、大幅なコストアップを
招くことなく、ガス給湯器からの排気中におけるCOガ
ス濃度が異常に高くなったと判断された時に、ガス供給
源を遮断させることができるガス遮断装置を得ることを
目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】この発明に係るガス遮断
装置は、検知温度に加熱されているCOガスを検知する
接触燃焼式の検知素子を有し、前記検知素子の検知した
COガスの濃度に応じた検知信号を出力するCO検知器
と、前記検知素子の検知したCOガスの濃度が所定値以
上と判定された時に、ガス給湯器内のガス供給を遮断す
る遮断信号を前記ガス給湯器へ出力する遮断信号出力手
段を有したCO検知装置を備えると共に、前記ガス給湯
器は遮断信号によりガス供給用の電磁弁を消磁し弁閉さ
せる消磁手段を備え、前記CO検知器にて前記検知素子
の検知したCOガスの濃度が所定値以上と判定された時
に、ガス給湯器側は前記CO検知装置から入力した遮断
信号を前記消磁手段に与えて前記電磁弁を消磁し、ガス
供給を遮断することで、COガス濃度の異常判定結果に
基づいて動作するガス供給源遮断機能を持たない簡易型
のガス給湯器であっても、ガス供給用の電磁弁を消磁し
弁閉させる消磁手段を設けることでCOガス濃度の異常
判定結果に基づきガス供給源を遮断できる。
【0017】この発明に係るガス遮断装置の遮断信号出
力手段は、遮断信号を単一レベルの信号にて出力するこ
とで遮断信号を単純化し、外部雑音により信号内容が変
化しないようにした。
【0018】
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態に係るCO検知装置を用いたガス燃焼機器を
図について説明する。図1は本実施の形態に係るガス燃
焼機器のシステム構成図である。図において、1はCO
検知器、2Aは本実施の形態に係るCO検知装置であ
り、CO検知器1からのガス検知出力を処理し、ガス給
湯器が排気中のCOガスの濃度が人体にとって危険状態
になったと判断された時にガス供給源を遮断させる電磁
弁閉止信号を、単に、例えばLレベル信号に変換し、ケ
ーブル4Aを介してガス燃焼機器(ガス器具本体)3A
である、例えば、自然排気(CF)式給湯器内の制御部
5aに伝送する。
【0019】制御部5aは従来からある図示しないガス
バーナへガスの供給を開閉する主電磁弁の励磁回路に、
例えばLレベル信号の電磁弁閉止信号がCO検知装置2
Aから入力されると消磁するリレーを付加して構成され
る。このリレーの常閉接点は主電磁弁の励磁コイルと励
磁電流供給ライン間に直列に挿入される。電磁弁閉止信
号の入力によりリレーが消磁し、常閉接点が開放する
と、主電磁弁の励磁コイルは消磁し、弁閉止状態となり
ガス供給が遮断される。
【0020】CO検知装置2Aは、制御部5aの電源か
らケーブル4Aを通して入力した電源電圧を安定化して
装置およびCO検知器1のブリッジ回路に掛ける電圧を
生成する安定化電源部25備える。このように本発明で
は、ガス燃焼機器3AとCO検知装置2Aとの間でケー
ブル4Aにて伝送される信号はCOガスの濃度が異常値
となった場合のLレベル信号と電源出力のみである。
【0021】また、COガス検知装置2Aは、図2に示
すように定電流印加回路1cによる検知素子1aの加熱
を制御する中央処理ユニット(CPU)2bを内蔵する
マイクロコンピュータ(以下μCOMと略記する)2a
を有する。μCOM2aはROM2c内に格納したプロ
グラムに従って電磁弁閉止出力制御21、異常表示機能
22、ゼロ点補正機能23、寿命報知機能24をソフト
ウェア的に実施する。
【0022】μCOM2aはCPU2bによる処理の過
程で作業領域として使用されるワークエリアや各種のデ
ータを一時的に記憶するメモリエリアを持ったRAM2
dも内蔵している。そして、RAM2d内には、CO検
知器1がCOガスを検知していないときに出力する検知
信号をゼロ点基準値として予め記憶するゼロ点基準値記
憶エリアが形成されている。CPU2bはゼロ点基準値
記憶エリアに記憶しているゼロ点基準値を基準として、
CO検知器1の出力する検知信号がCOガスの所定濃度
に対して予め定められた値以上となるか判定を行う。
【0023】そして、CO検知器1の出力する検知信号
が図3に示すように、所定値1000ppm以上(斜線
を付した部分)となっているかどうかを単位時間Δt毎
に判定し、この判定結果を例えば論理「1」,「0」の
形式でRAM2d内に形成した判定結果格納エリアに順
次格納する。そして、10分の過去一定時間内に、所定
値1000ppm以上と判定した時間の合計が、予め定
めた値1分以上となったことが検出されたとき、COガ
ス濃度は人体へCO中毒の危険を及ぼすものとして電磁
弁閉止信号をLレベル信号でケーブル4Aを通してガス
燃焼機器3Aの制御部5aのリレーに出力する。そして
主電磁弁の励磁コイルと励磁電流供給ライン間に直列に
挿入されるリレー接点を開放して電磁弁を閉じ、ガス供
給を遮断する。
【0024】更に、CPU2bは、CO検知器1の出力
する検知信号がCOガスの所定濃度に対して予め定めら
れた値以上となったことを判定したとき、異常表示機能
22を働かせ図示しないブザーを鳴動させたり、図示し
ないインジケータを点灯させて、COガスが危険濃度に
なっていることを警告するための警報信号を、警報信号
出力端子3dを介して図示しない警報器に出力する。
【0025】COガス検知装置2Aは、ガス給湯器3A
の電源回路よりケーブル4Aを介して電源供給を受ける
電源端子3aを備え、μCOM2aのCPU2bはこの
電源端子3aの電源電圧の立ち上がりを監視し、ガス給
湯器の動作開始を示す動作開始信号として入力する。そ
して、ガス給湯器の動作開始より動作時間を計時し後述
するCO検知器1の経時変化による寿命判定を行う。
【0026】COガス検知装置2Aは、更に、例えば、
ガス給湯器の主電磁弁を開閉する信号線(ケーブル4
A)が接続される信号線端子3bを備え、μCOM2a
のCPU2bはCOガスが危険濃度になった時に、信号
線端子3bをLレベルにする。この結果、Lレベル状態
は、電磁弁閉止信号として信号線端子3bよりケーブル
4Aを介してガス給湯器の制御部5aに出力され主電磁
弁を遮断し、ガス供給を停止させてガス給湯器3Aの燃
焼動作を禁止させる。
【0027】なお、ガス給湯器の燃焼動作を禁止させる
方法としては、具体的には、バーナにガスを供給する管
路に設けられ弁開状態にある主電磁弁を弁閉させて行う
ことが一般に考えられる。
【0028】この電磁弁閉止信号は、COガスの所定濃
度に対して予め定められた値以上となったことを判定し
たとき、それ以上にCOガスの濃度が上がると人体に危
険を及ぼすので、信号線端子3bをLレベルにし、ガス
給湯器の燃焼動作を禁止させる燃焼制御信号として出力
される。
【0029】更に、COガス検知装置はガス給湯器が燃
焼状態にあることを検出するために有しているフレーム
ロットからの信号を入力する信号入力端子3cを備え、
μCOM2aのCPU2bはこの信号入力端子3cの信
号を監視し、ガス給湯器が燃焼状態にあることを示す燃
焼信号として入力する。
【0030】μCOM2aのCPU2bは、ゼロ点基準
値の初期補正には、電源端子3aの電源電圧の立ち上が
りを動作開始信号として入力したことに応じて、定電流
印加回路1cにCO検知器1を構成する検知素子1a及
び基準素子1bを通じてアースに定電流を供給させる制
御を行って、検知素子を検知温度に加熱させる。次に、
CPU2bは信号線端子3bをLレベルにすることによ
って、電磁弁閉止信号をケーブル4Aを通して制御部5
aへ送りリレーを消磁する。そして、上述したように常
閉接点を開放し、主電磁弁への励磁電流を遮断して弁開
状態にある主電磁弁を弁閉させ、ガス給湯器3Aへのガ
ス供給を停止させてガス給湯器の燃焼を禁止させる。
【0031】ガス給湯器が燃焼状態になくかつ検知素子
1aが検知温度に加熱されている状態において、CO検
知器1の検知出力回路1dが出力している検知出力を新
しいゼロ点基準値としてそれ以前のゼロ点基準値に代え
てRAM2c内に記憶させてゼロ点基準値の初期補正を
行い、その後燃焼制御信号の出力を終了させてガス給湯
器を燃焼状態にする。
【0032】上述したように、μCOM2aのCPU2
bは、信号入力端子3cへの燃焼信号の入力に応じて定
電流印加回路1cに検知素子1a及び基準素子1bを通
じてアースに定電流を供給させ、燃焼信号の入力がなく
なったとき定電流印加回路1cに検知素子1a及び基準
素子1bを通じてアースへの定電流の供給を止めさせ検
知素子1aの加熱を終了させる。
【0033】μCOM2aのCPU2bは、ゼロ点補正
機能23によりゼロ点基準値の初期補正を終了した後、
定期的に、燃焼信号の入力がなくなっても定電流印加回
路1cに検知素子1a及び基準素子1bを通じてアース
に定電流を供給させるのを止めず、ガス給湯器の燃焼終
了後燃焼による温度がゼロ点基準値の補正に影響がなく
なった時点で、CO検知器の検知出力を新しいゼロ点基
準値としてそれ以前のゼロ点基準値に代えてRAM2c
内に形成したゼロ点基準値記憶エリアに記憶させてゼロ
点基準値の経時補正を行う。
【0034】μCOM2aのCPU2bは、燃焼信号の
入力に応じて計数を行うためRAM2c内に形成した計
数エリアを有し、この計数エリアの計数値が所定値にな
る毎に、上述した定期的な経時補正を行う。
【0035】μCOM2aのCPU2bは、燃焼信号の
入力がなくなってからの一定時間を計時するためRAM
2c内に経時エリアを有し、この経時エリアが一定時間
の計時を行ったとき、ガス給湯器の燃焼終了後燃焼によ
る温度がゼロ点基準値の補正に影響がなくなったとし
て、上述した経時補正を行う。この経時補正の仕方は、
燃焼信号の入力がなくなってからの時間を計時するだけ
でよいので、非常に簡便に実行することができる。
【0036】さらに、COガス検知装置が備えるμCO
M2aのCPU2bは、新しいゼロ点基準値としてRA
M2c内に形成したゼロ点基準値記憶エリアに記憶させ
るためのCO検知器1の検知出力が、図4に示すように
経時変化により予め定めた範囲内にないとき検知素子1
aに異常ありと判定する。このようにμCOM2aのC
PU2bが検知素子1aに異常ありと判定したときに
は、以後検知素子1a又はこの検知素子1aを有するC
O検知器1を正常に機能させることができない。
【0037】従って、μCOM2aのCPU2bは寿命
報知機能24により図示しないブザーを鳴動させたり、
図示しないインジケータを点灯させて、検知素子或いは
検知器が異常状態になっていて素子又は検知器の交換が
必要なことを警告するための異常信号を異常信号出力端
子3eより出力する。
【0038】従って、例えば、AC100V電源を使用
する強制給排気(FF)式、強制排気(FE)式ガス給
湯器では、ガス給湯器の燃焼制御部がこの検知出力を入
力し、検知出力が燃焼制御部内に予め定められた設定値
を超えたら、排気中のCOガスの濃度が危険状態になっ
たと判断して、警報信号を出力して鳴動手段であるブザ
ーによって警報音を発生させる。
【0039】また、排気中のCOガスの濃度が危険状態
になったと判断された時に、信号線端子3bをLレベル
にすることによって、電磁弁閉止信号をケーブルよりガ
ス器具本体3Aの制御部5aに出力する。そして、弁開
状態にある主電磁弁を弁閉させてガス給湯器へのガス供
給を停止させてガス給湯器の燃焼を禁止させる。この結
果、ガス供給源遮断機能を持たない既存のガス給湯器で
あっも、 ガス給湯器からの排気中におけるCOガス濃
度が異常に高くなったと判断された時に、ガス供給源を
遮断させることが可能となる。
【0040】
【発明の効果】この発明によれば、検知温度に加熱され
ているCOガスを検知する接触燃焼式の検知素子を有
し、前記検知素子の検知したCOガスの濃度に応じた検
知信号を出力するCO検知器と、前記検知素子の検知し
たCOガスの濃度が所定値以上と判定された時に、ガス
給湯器内のガス供給を遮断する遮断信号を前記ガス給湯
器へ出力する遮断信号出力手段を有したCO検知装置を
備えると共に、前記ガス給湯器は遮断信号によりガス供
給用の電磁弁を消磁し弁閉させる消磁手段を備え、前記
CO検知器にて前記検知素子の検知したCOガスの濃度
が所定値以上と判定された時に、ガス給湯器側は前記C
O検知装置から入力した遮断信号を前記消磁手段に与え
て前記電磁弁を消磁し、ガス供給を遮断することで、C
Oガス濃度の異常判定結果に基づいて動作するガス供給
源遮断機能を持たない簡易型のガス給湯器であっても、
ガス供給用の電磁弁を消磁し弁閉させる消磁手段を設け
ることでCOガス濃度の異常判定結果に基づきガス供給
源遮断できるため、簡易型のガス給湯器を大幅なコスト
アップを招くことなく、給湯器への簡単な回路の付加に
より、不完全燃焼時のガス供給遮断動作を行わせること
ができるという効果がある。
【0041】この発明に係るガス遮断装置の遮断信号出
力手段は、遮断信号を単一レベルの信号にて出力するこ
とで遮断信号を単純化することで、外部雑音により信号
内容が変化することがないため、不完全燃焼時のガス供
給遮断の信頼性を向上させることができるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の実施の形態1にかかるガス燃
焼機器のシステム構成図である。
【図2】図2は本発明によるCO検知装置の一実施の形
態を示すブロック構成図である。
【図3】図3はCOガスの濃度異常による警報発令を説
明するための図である。
【図4】図4はガス検知器の寿命報知を説明するための
図である。
【図5】図5は従来のガス燃焼機器のシステム構成図で
ある。
【符号の説明】
1 CO検知器 2A CO検知装置 3A ガス器具本体(ガス給湯器) 4A ケーブル 5a 制御部(消磁手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝部 泉 静岡県天竜市二俣町南鹿島23 矢崎計器株 式会社内 (72)発明者 越水 大介 東京都港区海岸一丁目5番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 矢作 正博 東京都港区海岸一丁目5番20号 東京瓦斯 株式会社内 Fターム(参考) 3H106 KK15 3K003 EA02 FA05 FB10 GA03 TA01 TB04 TB07 TC08

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検知温度に加熱されている一酸化炭素ガ
    スを検知する接触燃焼式の検知素子を有し、前記検知素
    子の検知した一酸化炭素ガスの濃度に応じた検知信号を
    出力するCO検知器と、前記検知素子の検知した一酸化
    炭素ガスの濃度が所定値以上と判定された時に、ガス給
    湯器内のガス供給を遮断する遮断信号を前記ガス給湯器
    へ出力する遮断信号出力手段を有したCO検知装置を備
    えると共に、前記ガス給湯器は遮断信号によりガス供給
    用の電磁弁を消磁し弁閉させる消磁手段を備え、 前記CO検知器にて前記検知素子の検知した一酸化炭素
    ガスの濃度が所定値以上と判定された時に、ガス給湯器
    側は前記CO検知装置から入力した遮断信号を前記消磁
    手段に与えて前記電磁弁を消磁し、ガス供給を遮断する
    ことを特徴とするガス遮断装置。
  2. 【請求項2】 前記遮断信号出力手段は、遮断信号を単
    一レベルの信号にて出力することを特徴とする請求項1
    に記載のガス遮断装置。
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